シラスの工業的利用に関する研究(第9報) : シラス
を原料とする壁タイル(その1)
著者
島田 欣二, 池田 政弘
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
12
ページ
5-8
別言語のタイトル
STUDIES ON THE INDUSTRIAL APPLICATION OF
SHIRASU (Report 9) : On the Wall Tile from
SHIRASU (I)
シラスの工業的利用に関する研究(第9報) : シラス
を原料とする壁タイル(その1)
著者
島田 欣二, 池田 政弘
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
12
ページ
5-8
別言語のタイトル
STUDIES ON THE INDUSTRIAL APPLICATION OF
SHIRASU (Report 9) : On the Wall Tile from
SHIRASU (I)
5
シ ラスの工 業 的利 用 に関 す る研 究(第9報)
シ ラ ス を 原 料 と す る 壁 タ イ ル(そ の1)
島 田 欣 二*・ 池 田 政 弘**
(受理 昭和45年5月30日)
STUDIES ON THE INDUSTRIAL
APPLICATION
OF
SHIRASU
(Report 9)
On the Wall Tile from SHIRASU (I)
Kinji SHIMADA, Masahiro IKEDA
A study was made of wall tile bodies consisting of 80 parts of iron-free refined
SHIRASU, 10 parts of white clay, and 10 parts of white portland cement.
These ingredients are mixed by dry method throughly and after drying they are pressed
at 500 kg/cm^2 in steel mould and heated at 1000°C in the electric muffle furnace.
After cooling they are sprayed with glazes consisting of 30~60 parts of iron-free refined
SHIRASU, 30~60 parts of alkaline frit, 10~20 parts of boric acid, 5~10 parts of white
kaolin from IRIKI, and 5~10 parts of wollastonite from KIURA. These glazed wall tile
bodies are matured at 1160°C in the electric furnace.
Physical and thermal properties and bending strength of those wall tiles were
investig-ated. Results are as follows ; apparent specific gravity 2.5~2.6,
bulk specific gravity
1. 8~4. 9, apparent porosity 20~29 %, water absorption
10~15 %, and bending strength
140~486 kg/cm^2.
1.緒 言 前報 1)にお い て 脱 鉄 精 選 シ ラ ス を主 原 料 と し,こ れ に 少 量 の 白色 ポ ル トラ ン ドセ メ ン ト,白 色 カ オ リ ンお よ び ワ ラス トナ イ トを 添 加 した 白 色 タ イル 素 地 を試 作 し そ の物 性 につ い て報 告 した. 本 報 で は こ の 白色 タイ ル 素 地 に 適 合 す る 粕 の 開 発 に 関 す る二,三 の実 験 結 果 に つ い て 報 告 す る. 2.実 験 お よ び 実 験 結 果 2・1.原 料 主 原 料 の シ ラス は 鹿 屋 市 古 江 産 の 古 江 下 層 降 下 軽 石 を ジ ョー ・ク ラ ッ シ ャー で 粗 砕 後,297∼590μ の 粒 径 の も の を ふ る い 分 級 して 磁 力 脱 鉄 を 行 な つ た. 磁 力脱 鉄 は 日本 磁 力 選 鉱KK製 の対 極 磁 選 機NJ式 を 用 い,原 土 シ ラ スの 給 鉱 量16kg/hr,ロ ー タ 回 転 速 度50rpm,磁 場 の 強 さは26000ガ ウ ス の 条 件 で行 なつ た.磁 選 シ ラス の 歩 留 りは82∼83%で,こ の脱 *鹿 大 工 教 授 **日 本IBM KK . 鉄 試 験 は 通 商 産 業 省 工 業 技 術 院 九 州 工 業 技 術 試 験 所 に お い て 行 な わ れ た. 釉 薬 お よ び 素 地 に用 い た シ ラ ス は,こ の脱 鉄 シ ラス を さ らに ポ ッ ト ミル で 粉 砕 して44μ ふ る い を 完 通 さ せ た もの で あ る. 白 色 カ オ リン は鹿 児 島県 薩 摩 郡 入 来 町 副 田 産 の もの で カ オ リナ イ ト を 主 要 構 成 鉱 物 と して い る. 2)こ れ も 原 土 を44μ ふ る い を 完 通 させ た も の を 粕 お よ び 素 地 の 原 料 と し て用 い た. ワ ラ ス トナ イ トは 大 分 県 南 海 部 郡 宇 目町 大 字 木 浦 産 の もの で 3),原 石 を ジ ョー ・ク ラ ッシ ャ ー で 粗 砕 後, ポ ッ ト ミル で 粉 砕 し,素 地 原 料 と して 用 い る と きは 449μ ふ る い 完 通 物 を,釉 原 料 と して 用 い る と きは 14μ ふ るい を 完 通 さ せ た 。 白色 ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト,フ リ ッ ト釉,ホ ウ酸 お よ び石 灰 は 市 販 品 を 用 い た.そ れ ぞ れ の 原 料 の 化 学 成 分 を表 ・1に 示 した. 2・2.素 地 の 素 焼 脱 鉄 精 選 シ ラス80%,入 来 カ オ リン10%お よび 白 色 ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト10%を擂 潰 機 で3時 問 乾 式6 鹿 児 島 大 学 ・工 学 部 研 究 報 告 第12号 表 ・1原 料 の 化 学 成 分(%) 混 合 し,添 加 水10%を 加 え て 金 形 を 用 い て500kg/ cm^2で 加 圧 成 形 を 行 な つ た 。 成 形 体 の大 き さは40× 20×10mmの 長方 体 で あ る . この 長 方 形 生 素 地 を105℃ で 乾 燥 器 中で 十 分 に 乾 燥 した の ち,1000℃ の一 定 温 度 に 保 持 した エ レマ 電 気 炉(形 式ED-11,炉 内寸 法100×150×500mm, 最 高 使 用 温 度1350℃)中 に 入 れ て1時 間 焼 成 後 炉 外 に 取 り出 して 放 冷 し た 。 この 素 焼 素 地 の物 理 的 お よ び 機 械 的 性 質 は 表 ・2に 示 す と お りで あ る, 表 ・2タ イル 素 焼 素 地 の性 質 2・3.釉 薬 の 調 製 2・2の タイ ル 素 地 に適 合 し,さ らに1160℃ で 溶 化 熟 成 す る釉 薬 の 調 製 を 目的 と し た. 微 粉 砕 磁選 脱 鉄 シ ラス(44μ 完 通 物),フ リッ ト釉 (日 本 フ ェ ロー 株 式 会 社 製 鉛 ブ リ ッ ト釉No.3903あ 表 ・3釉 の 配 合 割 合(重 量 比) る い はNo.1121),石 灰,ホ ウ酸,カ オ リンお よび ワ ラ ス トナ イ ト粉 末 の3種 あ るい は4種 を 表 ・2に 示 す よ う な配 合 割 合 で 調 合 し,メ ノ ウ乳 鉢 で 湿 式 に よ り長 時 間 粉 砕 混合 を 行 な つ た. 2・4.焼 成 お よ び 焼 成 品 の 性 質 2・2の 素 焼 タイ ル 素 地 に2・3の 組 成 の釉 泥 を 筆 で 塗 り,105℃ で1時 間 乾 燥 後 エ レマ 電 気 炉 中 に 設 置 し,1160℃ に1時 間 保 持 後,ス イ ッチ を 切 つ て 炉 内 で 冷 却 した. これ ら焼 成 物 に つ い て,見 掛 比 重,カ サ 比 重,見 掛 気 孔 率,吸 水 率 お よ び 曲 げ 強 度 を 前 報 1)と 同 じ方 法 で 測 定 し,そ の結 果 を表 ・4に 示 し た. 表 ・4に 示 す と お り,1160℃ 焼 成 の シ ラス タ イ ル は見 掛 比 重2,59∼2.62,カ サ 比 重1.85∼1.97,気 孔 率20.8∼29.5%,吸 水 率9.6∼15.4%で 曲 げ 強 度 は 140∼186kg/cm^2で あ る. 市 販 品 内 装 用 陶 器 質 タ イ ル は吸 水 率20%以 下,曲 げ強 度150kg/cm^2以 上 が 要 求 され て い る 。試 料 が 小 片 で あ る た め にJISに よ る 正 規 の 物 理 的 試 験 お よび 強 度 試 験 に よ つ た もの で は な い けれ ど も,表 ・4の 実 験 結 果 か ら内 装 用 陶 器 質 タ イ ル と して 使 用 可 能 と思 われ る もの 二,三 が 含 まれ て い る, シ ラ ス-フ リ ッ ト-石 灰 系釉 薬 を 用 い た タイ ル は図 1に 示 す よ うに 石 灰 が 一 定 の と き,シ ラ ス の量 が 増 加 す る に した が つ て 強 度 が 増 進 し シ ラ ス50,フ リ ッ ト40,石 灰10の もの が 最 高 の 強度 を 示 した.そ れ 以 上 シ ラス の 量 が 増 え る と か え つ て 強 度 は 減 少 す る,ま た,フ リ ッ ト30,石 灰10と そ の量 を 一 定 に して シ ラ ス量 を60,70,80お よ び90と 増 加 す る と急 激 に タ イ ル の 強 度 が 低 下 す る.こ れ は シ リカ 分 の 増 加 に した が つ て釉 の 粘 性 が 増 大 し て軸 が 完 全 に 溶 化 しな い た め で あ ろ う. シ ラス-フ リ ッ ト-ホ ウ酸 系釉 薬 に お い て,シ ラ ス とフ リ ッ トを 一 定(シ ラス60,フ リッ ト40)と し て ホ ウ酸 を これ に5∼20%添 加 した もの は,無釉 の 素 地 の 強 度(220kg/cm^2)に 比 較 して いず れ も 極 め て 小 さ い.こ れ は ホ ウ酸 の 添 加 に よ つ て釉 の 熱 膨 脹 係 数 が さ らに増 大(図 ・3参 照)し,そ の た め 粕 に 大 き な貫 入
島 田 ・池 田:シ ラス の 工 業 的 利 用 に関 す る研 究(第9報) 7 表 ・4シ ラ ス タ イ ル の 性 質(1160℃,1時 間 焼 成) 釉の 配 合 比 図1釉 の 配 合 比 と 強度 と の 関 係(そ の1) を生 じた た め で あ る. 2・5.釉 の熱 膨 脹 釉 が 素 地 に適 合 して い るか ど う か の判 定 の 一 つ の 大 きな 規 準 と な る も の は釉 と素 地 の 熱 膨 脹 係 数 の差 で あ る,そ して釉 さ え適 合 して い れ ば タ イ ル の 曲 げ 強 度 は 釉 の厚 さが1/80程 度 に す ぎ な くて も約30%は 増 大 す る とい う. 4)す な わ ち,曲 げ強 度 の 増 加 は 素 地 と釉 と の熱 膨 脹 係 数 の差 に 関係 す る.釉 の 熱 膨 脹 係 数 が 素 地 の それ よ り も小 さ い と き は曲 げ 強 さは 大 き くな り,そ の 反対 の ば あ い は 曲 げ 強 度 は 無釉 素 地 の そ れ に 等 しい か,あ る い は小 さ い,貫 入 が 発 生 す る よ う に な る と, 釉の 配 合 比 図2釉 の 配 合 比 と強 度 と の 関係(そ の2) 施釉 素 地 の曲 げ強 度 は 無 和 素 地 に く らべ て非 常 に小 さ くな る 。 図 ・3は シ ラ スを 主 要成 分 とす る粕 の 熱 膨 脹 率 を示 した もの で あ る.大 部 分 の釉 の 熱 膨 脹 係 数 が 素 地 の熱 膨 脹 係 数 よ り大 き く,釉 は貫 入 の 傾 向 に あ るわ けで あ る.シ ラス60,フ リッ ト40の 調 合 の釉 を 中心 に 考 え る と き,こ れ に ホ ウ酸 を加 え る と釉 の 熱 膨 脹 は さ ら に 大 き くな り,石 灰 を 添 加 す る と 小 さ くな る 傾 向 に あ る.シ ラ ス60,フ リッ ト40,石 灰20の 割 合 の釉 は 僅 か に 素 地 の熱 膨 脹 率 よ り小 さ く,し た が つ て 曲 げ強 度 も大 きい.し か し,そ れ で も 無釉 の 素 地 の 強 度 で あ
8 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第12号 図3シ ラ ス タ イ ル の 粕 の 熱 膨 脹 (1)シ ラス60,フ リット40,ホ ウ酸20 (2)シ ラ ス60,フ リッ ト40 (3)シ ラス70,フ リ ッ ト30,石 灰10 (4)シ ラス60,フ リ ッ ト40,石 灰20 る220kg/cm^2に は お よ ばず,186kg/cm^2の 強 度 を 示 して い る.こ の タイ ル の 場 合 は釉 に貫 入 は 認 め られ な い こ と か ら,釉 の熟 成 が 不 十 分 の た め 強 度 の 発 現 が 小 さ い も の と思 わ れ る 。 3.総 括 脱 鉄 精 選 シ ラ ス を主 要 原 料 とす る 内装 用 陶器 質 タイ ル の試 作 に 関 す る 予 備 的 実 験 を 行 な つ た.脱 鉄 精 選 シ ラ ス80,白 色 カ オ リ ン10,白 色 ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト10の 割 合 に 調 合 した も の を加 圧 成 形 し,1000℃ に 焼 成 し て 素焼 素 地 を つ くつ た.こ れ に,脱 鉄 精 選 シ ラ ス30∼60,フ リッ ト60∼30を 主 要釉 成 分 と して,こ れ に 石 灰10∼20,ホ ウ酸5∼20,入 来 産 カ オ リン5∼ 10あ る い は 木 浦 産 ワ ラ ス トナ イ ト5∼10の 割 合 に 配 合 した釉 を施 して1160℃ に1時 間 焼 成 して 内 装 用 陶 器 質 タ イ ル を試 作 した. 試 作 し た シ ラ ス タ イ ル は見 掛 比 重2.5∼26,カ サ 比 重1.8∼1.9,気 孔 率20∼29%,吸 水 率10∼15% で 曲 げ 強 度 は140∼186kg/cm^2で あ っ た. 一 般 に シ ラ ス とフ リ ッ トを 主 要 成 分 と す る和 は シ ラ ス を 主 要 成 分 と す る素 地 に 比 較 して 熱 膨 脹 係 数 が 大 き く,し た が つ て釉 に貫 入 が 入 り易 い.ホ ウ酸 の 添 加 は,釉 の 熱 膨 脹 を さ らに 大 き くす る の に対 して,石 灰 は釉 の 熱 膨 脹 を小 さ くす る。 シ ラ ス60,フ リ ッ ト40, 石 灰20の 配 合 の場 合 は釉 に 貫 入 が 認 め られず,ほ ぼ 良 好 な 結 果 が 得 られ た. 本 研 究 費 の一 部 は鹿 児 島県 未 開 発 資 源 企 業 化対 策 協 議 会 の 授 助 に よ る も の で あ る こ とを 報 告 して 謝 意 を表 しま す. 文 献 1)島 田 ・出雲 ・池 田;鹿 大 工 研 究 報 告,11,7 (1969). 2)野 元;「 セ ラ ミ ック ス」2,〔12〕40(1967). 3)島 田 ・小 牧 ・川 崎;日 本 化 学 会 九 州 大 会,福 岡,7月(1969)。 4)素 木;「釉 と顔 料 」 技 報 堂(1968).
